KR101791327B1 - 고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치 - Google Patents

고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직 배향 패널과 상, 하부의 편광판 사이에 아실기의 총 치환도와 프로피로일기/부티릴기의 치환도를 조절하고 면 방향 위상차가 조절된 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름을 적어도 1종 이상 포함하고, 면 방향 위상차 값의 총합(Rototal) 조건과 CR(Contrast Ratio)의 변동 범위조건을 특정범위로 조절하여 제조된 상기 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름으로서 특정의 에스테르계 화합물과 당류 화합물을 포함하는 것으로 구성함으로써, 고온 고습 신뢰성을 향상시켜서 강한 VA용 위상차 필름과 편광판 제작이 가능하도록 한 수직배향 액정 표시장치에 관한 것이다.

Description

고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치{LCD having excellent reliability at high-temperature, high-humidity}
본 발명은 고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직 배향 패널과 상, 하부의 편광판 사이에 아실기의 총 치환도와 프로피로일기/부티릴기의 치환도를 조절하고 면 방향 위상차가 조절된 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름을 적어도 1종 이상 포함하고, 면 방향 위상차 값의 총합(Rototal) 조건과 명암비(CR; Contrast Ratio)의 변동 범위조건을 특정범위로 조절하여 제조된 상기 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름으로서 특정의 에스테르계 화합물과 당류 화합물을 포함하는 것으로 구성함으로써, 고온 고습 신뢰성을 향상시켜서 강한 VA용 위상차 필름과 편광판 제작이 가능하도록 한 수직배향 액정 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 화상 형성 방식에 따라서 액정 패널의 상부면을 형성하는 유리기판의 양면에 편광자가 배치된 구조를 가진다. 이러한 편광자의 경우 폴리비닐알코올계 필름과 요오드 등의 이색성 재료로 이루어진 편광자에 트리아세틸 셀룰로오스 필름 등을 이용한 투명 보호필름을 적층한 편광판이 널리 이용되고 있다.
이러한 편광판은 편광자와 투명 보호필름을 접착제로 적층하여 제조되며 이 과정에서 접착 물성을 개선하는 것이 중요한 과제가 되고 있다.
또한, 편광판에 적용되는 보호필름의 경우 그 다양한 환경에서 우수한 물성을 유지해야 하는데, 특히 고온 고습 환경에 대한 내성이 제대로 보장되어야 초기 품질이 유지될 수 있다.
기존 위상차 필름으로 제조된 LCD는 고온고습 환경에 대한 내성이 약하여, 고온고습 신뢰성 환경에 노출시 LCD의 Contrast Ratio(CR, 명암비)가 저하되는 문제가 있다.
종래 편광판 보호용으로 사용되는 위상차 필름으로서, 한국공개특허 제10-2014-0144695호에서는 적어도 지지체, 중간층, 및 위상차층을 이 순서로 갖는 위상차 필름으로서, 상기 지지체는, i) 적어도 1 종의 방향족 디카르복실산 잔기를 함유하는 평균 탄소수가 5.5 이상 10.0 이하인 디카르복실산 잔기를 함유하는 중축합 에스테르, 또는 ii) 하이드록실기의 적어도 1 개가 방향족 에스테르화된 피라노오스 구조 또는 푸라노오스 구조를 1 개 ∼ 12 개 함유하는 당 에스테르를 함유한, 셀룰로오스아실레이트의 평균 아실기 치환도 DS 가 2.0 < DS < 2.6 인 셀룰로오스아실레이트 필름이고, 상기 중간층은 폴리비닐알코올 수지, 또는 극성기를 갖는 아크릴 수지를 함유하고, 상기 위상차층은 액정 화합물의 호메오트로픽 배향 상태를 고정시킨 층이고, 위상차 필름의 광학 특성이 하기 식 (1), (2), 및 (3) 을 만족하는 위상차 필름 에 관하여 제안하고 있다.
80 ㎚ ≤ Re ≤ 150 ㎚ 식 (1)
-100 ㎚ ≤ Rth ≤ 10 ㎚ 식 (2)
0.05 ≤ ｜Rth/Re｜ ≤ 1.0 식 (3)
(여기서, Re 및 Rth 는 각각 25 ℃, 60 ％RH 이고 파장 550 ㎚ 의 광으로 측정한 면내 리타데이션치 (단위 : ㎚) 및 두께 방향의 리타데이션치 (단위 : ㎚) 이다.)
또한, WO 2011-136014 A1에서는 셀룰로오스에스테르와 카르복시기, 알콕시카르보닐기, 히드록시기, 아미노기, 아미드기, 및 설포기로부터 선택되는 치환기를 가지며, 중량 평균 분자량이 500~200,000 의 범위내인 비닐계 화합물의 폴리머 또는 올리고머를 함유하고 셀룰로오스에스테르와 폴리머 또는 올리고머와의 함유량의 질량비가 95:5~50:50 의 범위 내인 위상차 필름에 관하여 제안하고 있다.
그러나 이러한 종래의 위상차 필름은 위상차 값의 범위 조건 등의 설정이 적절하지 않거나 명암비 조건이 적절하지 않는 등 환경 변화에 견디는 물성에 문제가 나타나고 있으며, 특히 고온고습 환경에 대한 내성이 약하여, 고온고습 신뢰성 환경에 노출시 LCD의 명암비가 저하되는 문제가 있다.
KR 10-2014-0144695 A WO 2011-136014 A1
본 발명을 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 편광판 보호용 위상차 필름의 구성에서 위상차와 명암비의 조건이 적절하지 않음으로 인해 발생하는 고온 고습 환경에 대한 내성이 약하여 명암비가 저하되는 문제를 해결하는 것을 과제로 한다.
따라서 본 발명의 목적은 고온 고습 환경에서 장기간 노출시에도 명암비가 저하되지 않는 고물성의 편광판 보호필름을 포함하여 고온 고습 신뢰성을 향상시킨 수직배향 액정 표시장치를 제공하는데 있다.
위와 같은 본 발명의 과제 해결을 위해, 본 발명은 수직 배향 패널과 상, 하부의 편광판 사이에 아실기의 총 치환도가 2.10 내지 2.70이고, 프로피오닐기/부티릴기의 치환도가 0.9 이하이며, 면방항 위상차 Ro가 30 nm 내지 70 nm이하인 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름을 적어도 1종 이상 포함하고, 면 방향 위상차 값의 총합(Rototal)이 하기 수학식 1 - 3의 조건을 만족하며, 고온고습 챔버를 이용하여 60℃, 90%RH 신뢰성 환경에서 500hr 동안 방치 후, CR(Contrast Ratio)의 변동 범위가 하기 수학식 4의 조건을 만족하며, 용액 캐스팅 법으로 제조된 상기 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름이 하기의 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 에스테르계 화합물과 하기 화학식 4로 표현되는 당류 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정 표시장치를 제공한다.
[수학식 1]
Rototal = R-C + RLC
[수학식 2]
40 nm < Rttotal < 190 nm
상기 수학식 1 의 식에서, R-C는 하기 수학식 3을 만족하는 Negative C-플레이트의 면 방향의 총 위상차 값이며,
[수학식 3]
R-C = (편광판 내부 셀룰로오스 에스테르 필름의 면 방향 위상차 값) + (이축성 A-plate의 면 방향 위상차 값) + (Negative C-plate의 면 방향 위상차 값)
상기 수학식 1에서, RLC는 수직 배향 패널의 액정의 면 방향 위상차 값이고, Rototal은 RLC와 R-C의 총합이며,
[수학식 4]
ΔCR= {CR_신뢰성후-CR_신뢰성전}/(CR_신뢰성전 x 100(%)) < ±20%
상기 수학식 4에서, CR은 White 휘도/Black 휘도로서, LCD가 Black 상태에서 휘도와 White인 상태에서 휘도의 명암비를 의미하며,
[화학식 1]
T+[D]n
[화학식 2]
T+[D]n+T
[화학식 3]
T+[D+P]n+D
상기 화학식 1, 2, 3에서, T는 톨루엔산(Toluic acid) 잔기 또는 벤젠 카르복실산 잔기, D는 탄소수 2 내지 8의 프로필렌글리콜(Propyleneglycol) 또는 네오펜틸글리콜(Neopentylglycol) 또는 디에틸렌글리콜(Diethyleneglycol) 또는 디프로필렌글리콜(Dipropyleneglycol) 또는 트리에틸렌글리콜(Triethyleneglycol) 또는 탄소수 2 내지 12 의 알킬렌글리콜 잔기 또는 탄소수 6 내지 12 의 아릴글리콜 잔기 또는 탄소수가 4 내지 12 인 옥시알킬렌글리콜 잔기, P는 탄소수 2 내지 10 의 프탈산(Phthalic acid) 잔기 또는 탄소수 4 내지 12 의 알킬렌디카르복실산 잔기 또는 탄소수 6 내지 12 의 아릴디카르복실산 잔기를 나타내고, n은 1 이상의 정수를 나타내며,
[화학식 4]
Figure 112016006909511-pat00001
상기 화학식 4에서, R은 치환기로서 총 8개의 치환기 중 벤조산(Benzoic acid)로 7개 내지 8개로 치환되고, 치환되지 않은 R은 H기로 남아 있는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 상기와 같은 수직배향 액정 표시장치는 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름의 고온고습 신뢰성이 크게 향상되므로 고온 고습 환경하에서도 물성 변화가 없고 명암비가 저하되지 않고, 특히 신뢰성이 강한 액상 표시장치의 제작이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제조예에 따라 제조된 편광판을 이용하여 적용한 수직 배향-LCD를 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명을 하나의 구현예로서 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 사상은 제시되는 구현예나 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내세 포함되는 다른 구현예 또는 실시예를 이용하게 제안할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 사상 범위 내에 포함되는 것으로 해석된다.
본 발명은 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름의 위상차와 명암비를 특정 조건으로 하고 구성 성분을 특정하여 고온 고습 신뢰성을 향상시켜서 강한 VA용 위상차 필름을 편광판 보호필름으로 이용한 수직배향 액정 표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 수직 배향 패널과 상, 하부의 편광판 사이에 아실기의 총 치환도가 2.10 내지 2.70 이고, 프로피오닐기/부티릴기의 치환도가 0.9이하이며, 면방향 위상차 Ro가 30 nm 내지 70 nm이하인 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름을 적어도 1종 이상 포함한다.
여기서 아실기의 총 치환도가 너무 적으면 위상차 발현성이 저하되어 필름 두께가 두꺼워져서 바람직하지 않고, 너무 크면 위상차 발현성이 높아서 필름 두께가 너무 얇아 지는 문제가 있다.
또한, 프로피오닐기와 부티릴기의 치환도는 특히 면방향 위상차 발현성에 기여하는 것으로서, 그 비율이 0.9 보다 크게 되면 면방향 위상차 발현성이 너무 높아지는 문제가 있다. 본 발명에 따르면, 프로피오닐기/부티릴기의 치환도가 0.1-0.9범위인 것이 사용될 수 있다. 여기서 프로피오닐기/부티릴기의 치환도의 의미는 예컨대, 프로피오닐기 또는 부티릴기의 치환도 중 어느 하나가 0 인 경우를 포함하며, 이 경우 다른 하나의 치환도가 0.9 이하인 것을 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 위상차 필름의 면방향 위상차 Ro가 30 nm 내지 70 nm이하인 필름이 적용되는데, 그 면방향 위상차 Ro가 상기 범위를 벗어나게 되면 VA LCD 패널의 정면에서의 Contrast ratio가 저하되는 문제가 있어서 바람직하지 않다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 위상차 필름의 면 방향 위상차 값의 총합(Rototal)이 상기 수학식 1 - 3의 조건을 만족하며, 고온고습 챔버를 이용하여 60℃, 90%RH 신뢰성 환경에서 500hr 동안 방치 후, CR(Contrast Ratio)의 변동 범위가 하기 수학식 4의 조건을 만족하도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 수학식 1 - 3의 위상차 조건을 만족하지 않는 경우 LCD 패널의 Contrast ratio가 저하되고, 측면 즉 시야각 방향에서의 색감이 왜곡되는 문제가 있다. 또한 수학식 4의 조건을 만족하지 않는 경우는 고온 고습 환경에서 명암비가 좋지 않아서 이를 편광판에 보호필름으로 사용하여 액정표시장치에 적용하는 경우 물성 저하의 문제가 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름의 면방향 위상차 Ro가 30 nm 내지 70nm, 더욱 바람직하게는 40-60 nm인 것이 바람직하다. 만일 면방향 위상차 Ro가 상기 범위를 벗어나게 되면 VA LCD 패널의 정면에서의 Contrast ratio가 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 용액 캐스팅 법으로 상기 조건의 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름을 제조하되 제조된 상기 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름이 하상기의 화학식 1-3으로 표시되는 에스테르계 화합물과 하기 화학식 4로 표현되는 당류 화합물을 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 가소제로서 하기 화학식 1로 표시되는 방향족을 포함하는 저분자계 비대칭형 에스테르계 화합물과 화학식 2로 표시되는 방향족을 포함하는 저분자계 대칭형 에스테르 화합물과, 하기 화학식 3으로 표시되는 방향족을 포함하는 비대칭형 에스테르계 화합물, 그리고 하기 화학식 4로 표시되는 당류 화합물인 것이 신뢰성 처리 후 변화된 편광도를 소정의 범위로 하는데 있어서 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 하기 화학식 1-3의 화합물은 1:1:1의 중량비율로 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 화학식 4의 화합물은 전체 가소제량을 기준으로 25 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 25-40 중량%의 비율로 사용하는 것이 바람직하다. 화학식 4의 함량이 상기 범위를 벗어나면 편광 물성이 저하된다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 하기 화학식 1, 2, 3의 화합물은 구체적으로는 다음과 같이 예시된 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
[화학식 1]의 종류
(1) Mw = 194.2
Figure 112016006909511-pat00002
(2) Mw = 222.3
Figure 112016006909511-pat00003
(3) Mw = 224.3
Figure 112016006909511-pat00004
(4) Mw = 252.4
Figure 112016006909511-pat00005
(5) Mw = 268.3
Figure 112016006909511-pat00006
[화학식 2]의 종류
(6) Mw = 312.3
Figure 112016006909511-pat00007
(7) Mw = 340.4
Figure 112016006909511-pat00008
(8) Mw = 342.4
Figure 112016006909511-pat00009
(9) Mw = 370.5
Figure 112016006909511-pat00010
(10) Mw = 386.5
Figure 112016006909511-pat00011
[화학식 3]의 종류
(11) Mw = 400.4
Figure 112016006909511-pat00012
(12) Mw = 456.5
Figure 112016006909511-pat00013
(13) Mw = 460.5
Figure 112016006909511-pat00014
(14) Mw = 516.6
Figure 112016006909511-pat00015
(15) Mw = 548.6
Figure 112016006909511-pat00016
(16) Mw = 606.6
Figure 112016006909511-pat00017
(17) Mw = 690.8
Figure 112016006909511-pat00018
(18) Mw = 696.7
Figure 112016006909511-pat00019
(19) Mw = 780.9
Figure 112016006909511-pat00020
(20) Mw = 828.9
Figure 112016006909511-pat00021
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 편광판 보호 필름 A 셀룰로오스 에스테르 필름의 제조
<셀룰로오스 용액의 제조>
평균 아세틸 치환도(DS)가 2.86인 트리아세틸셀룰로오스 16 중량부, 메틸렌클로라이드와 메탄올을 9:1(중량비)로 혼합한 혼합용매 82 중량부, 첨가제로서, 트리페닐포스페이트(TPP)와 에틸프탈릴에틸글리코레이트(EPEG)를 3:1(중량비)의 비율로 혼합한 가소제 2 중량부를 혼합하여 셀룰로오스 용액을 제조하였다..
<자외선 흡수제 용액의 제조>
자외선 흡수제로서, Tinuvin 328(제조사: 시바스페셜티사)과 Tinuvin 326(제조사: 시바스페셜티사)을 4:1(중량비)의 비율로 혼합한 혼합 자외선 흡수제 7.5 중량부 및 메틸렌클로라이드와 메탄올을 9:1(중량비)로 혼합한 혼합용매 92.5 중량부를 혼합하여 자외선 흡수제 용액을 제조하였다.
< 금속 산화물을 포함하는 희석 셀룰로오스 용액의 제조>
상기 셀룰로오스 용액 28.5 중량부, 실리카(SiO2) 1.5 중량부 및 메틸렌클로라이드와 메탄올을 9:1(중량비)로 혼합한 혼합용매 70 중량부를 혼합하여 실리카(금속 산화물)를 포함하는 희석 셀룰로오스 용액을 제조하였다.
< 셀룰로오스의 필름의 제조>
상기 셀룰로오스 용액 93 중량부와 상기 금속 산화물을 포함하는 희석 셀룰로오스 용액 4 중량부와 상기 자외선 흡수제 용액 3 중량부를 혼합하여 캐스팅 원액을 제조한 다음, 금속 벨트 표면에 두께 400 ㎛ 및 폭 1800 mm의 시트(sheet)의 형태로 압출하였다. 상기 금속 벨트를 회전 이동시키면서, 캐스팅 원액의 용매를 증발시키고, 연신 및 건조하여, 두께가 40 ㎛인 셀룰로오스 필름(TF-40-1)을 제막하였다. 제조된 셀룰로오스 필름의 380 nm 파장에서의 광투과율 T(380 ㎚)은 2.62 %였고, 620 nm에서의 광투과율 T(620 ㎚)은 92.8 %였으며, CIE 표색계에 있어서, b*값은 0.60이었다. 동일 방법으로 두께만 변경 시켜서, 두께가 60 ㎛인 셀룰로오스 필름(TF-60-1)을 제막하였다. 제조된 셀룰로오스 필름의 380 nm 파장에서의 광투과율 T(380 ㎚)은 2.56 %였고, 620 nm에서의 광투과율 T(620 ㎚)은 92.7 %였으며, CIE 표색계에 있어서, b*값은 0.59이었다.
실시예 2 : 편광판 보호 필름 B 셀룰로오스 에스테르 필름의 제조
< 셀룰로오스 용액의 제조(주 도프액)>
셀룰로오스 에스테르에 대해서는 하기 표 1에 나타낸 치환도 및 치환기의 종류를 변화시킨 것을 사용하였다. 또한, 가소제에 대해서는 하기 표 2에 나타낸 것을 사용하여 셀룰로오스 용액을 제조하였다.
셀룰로오스 에스테르 아세틸기 프로피오닐기 부티릴기 총치환도
A 2.1 0 0.2 2.3
B 2.1 0 0.5 2.6
C 1.7 0 0.5 2.2
D 1.7 0 0.8 2.5
E 1.8 0.5 0 2.3
가소제 종류 화합물 구조
A
(말단 비대칭 저분자계 가소제1)
Figure 112016006909511-pat00022
B
(말단 대칭 저분자계 가소제1)
Figure 112016006909511-pat00023
C
(말단 비대칭 가소제1)
Figure 112016006909511-pat00024
D
(당류 가소제)
Figure 112016006909511-pat00025
E
(말단 대칭 가소제1)
Figure 112016006909511-pat00026
F
(말단 대칭 가소제2)
Figure 112016006909511-pat00027
<금속 산화물을 포함하는 희석 용액의 제조>
상기 셀룰로오스 용액 20.0 중량부, 실리카(SiO2) 1.5 중량부 및 메틸렌클로라이드와 메탄올을 9:1(중량비)로 혼합한 혼합용매 78.5 중량부를 혼합하여 실리카(금속 산화물)를 포함하는 희석 셀룰로오스 용액을 제조하였다.
<셀룰로오스의 필름의 제조>
주 도프액 100 중량부와 미립자 첨가액(상기 금속 산화물을 포함하는 희석 용액) 5 중량부가 되도록 첨가하고, 인라인 믹서로 충분히 혼합(도프 A)하고, 이어서 벨트 유연 장치를 이용하여 폭 2000 mm의 스테인레스 밴드 지지체에 균일하게 유연하였다. 스테인레스 밴드 지지체 상에서 용매를 증발시켜, 스테인레스 밴드 지지체로부터 박리하였다. 이어서 텐터로 웹 양단부를 파지하고, 170 ℃ 온도 환경에서 (TD) 방향의 연신 배율이 1.3 배가 되도록 연신하였다. 연신 후, 그 폭을 유지한 상태로 몇 초간 유지하고, 폭 방향의 장력을 완화시킨 후, 폭 방향 이완을 하고, 또한 110 ℃로 설정된 건조 구간에서 35 분간 반송시켜 건조를 행하여 폭 1900 mm, 또한 단부에 폭 10 mm, 높이 8 ㎛의 널링을 갖는 막 두께 40 ㎛의 편광판 보호 필름 B인 셀룰로오스 에스테르 필름을 제조하였다.
<도프 A의 조성>
메틸렌 클로라이드 72 wt%
메탄올 8 wt%
셀룰로오스 에스테르 A 17.95 wt%
가소제 (A+B+C+D) 2 wt%
Silica 0.05 wt%
도프(셀룰로오스 에스테르, 가소제)를 하기 표 3에 기재된 바와 같이 변경하고, 도프(B-I) 종류와 막 두께를 하기 표 4에 기재된 바와 같이 변경한 것 이외에는, 상기와 동일하게 하여 편광판 보호 필름 B인 셀룰로오스 에스테르 필름을 제조하였다.
얻어진 셀룰로오스 에스테르 필름은 하기 수학식을 이용한 측정에 의한 면내 리타데이션값 Ro가 30 내지 70 nm, 두께 방향의 리타데이션값 Rth가 110 내지 140 nm의 범위에 있는 위상차 필름이었다.
[수학식]
Ro=(nx-ny)×d
Rth=((nx+ny)/2-nz)×d
식 중, nx, ny, nz는 각각 굴절률 타원체의 주축 x, y, z 방향의 굴절률을 나타내고, nx, ny는 필름면내 방향의 굴절률을, nz는 필름의 두께 방향의 굴절률을 나타내며, nx≥ny이고, d는 필름의 두께(nm)를 나타낸다. 또한, 리타데이션값 Ro, Rth는 AxoScan(OPMF-1, Axometrics사) 광학 측정 장비를 이용하여 23 ℃, 55 ％RH의 환경하에 파장 590 nm에서 측정하였다.
도프 셀룰로오스 에스테르 가소제
A A (100kg) A (2.5kg) + B(2.5kg) + C(2.5kg) +D(2.5kg)
B B (100kg) A (2.5kg) + B(2.5kg) + C(2.5kg) +D(2.5kg)
C C (100kg) A (2.5kg) + B(2.5kg) + C(2.5kg) +D(2.5kg)
D D (100kg) A (2.5kg) + B(2.5kg) + C(2.5kg) +D(2.5kg)
E E (100kg) A (2.5kg) + B(2.5kg) + C(2.5kg) +D(2.5kg)
F A (100kg) E (7.5kg)+ D(2.5kg)
G E (100kg) E (7.5kg)+ D(2.5kg)
H A (100kg) F (7.5kg)+ D(2.5kg)
I E (100kg) F (7.5kg)+ D(2.5kg)
셀룰로오스 에스테르 필름 No. 도프 막두께(um)
CF-40-1 A 40
CF-40-2 B 40
CF-40-3 C 40
CF-40-4 D 40
CF-40-5 E 40
CF-40-6 F 40
CF-40-7 G 40
CF-40-8 H 40
CF-40-9 I 40
CF-30-1 A 30
CF-30-2 B 30
CF-30-3 C 30
CF-30-4 D 30
CF-30-5 E 30
CF-30-6 F 30
CF-30-7 H 30
CF-50-1 A 50
CF-50-2 B 50
CF-50-3 C 50
CF-50-4 D 50
CF-50-5 E 50
CF-50-6 G 50
CF-50-7 I 50
제조예
우선, 하기 PVA 필름을 이용한 편광자를 제조하였다.
<편광자: PVA 필름>
두께 120 ㎛의 폴리비닐알코올 필름을 일축 연신(온도 110℃, 연신 배율 5배)하였다. 이것을 요오드 0.075 g, 요오드화칼륨 5 g, 물 100 g을 포함하는 수용액에 60 초간 침지하고, 이어서 요오드화칼륨 6 g, 붕산 7.5 g, 물 100 g을 포함하는 68 ℃의 수용액에 침지하였다. 이것을 수세, 건조하여 편광자(PF-1)를 얻었다.
<편광판의 제조>
이어서, 하기 공정 1 내지 5에 따라, 상기 편광자와, 상기 실시예 2의 편광판 보호 필름 B인 셀룰로오스 에스테르 필름과, 뒷면측에는 상기 실시예 1의 편광판 보호 필름 A인 셀룰로오스 에스테르를, 각기 하기 표 5의 조합으로 하기 공정에 따라 편광자와 셀룰로오스 에스테르 필름을 편광판 보호 필름으로서 접합시킨 본 발명의 편광판과 비교예의 편광판을 제조하였다.
공정 1: 60 ℃의 2 몰/L의 수산화나트륨 용액에 90 초간 침지하고, 이어서 수세하고 건조하여, 편광자와 접합하는 측을 비누화한 셀룰로오스 에스테르 필름으로 편광막을 얻었다.
공정 2: 상기 편광막을 고형분 2 질량％의 폴리비닐알코올 접착제 조(槽) 중에 1 내지 3 초간 침지하였다.
공정 3: 공정 2에서 편광막에 부착된 과잉의 접착제를 가볍게 닦아 내고, 이것을 공정 1에서 처리한 셀룰로오스 에스테르 필름 상에 얹어 배치하였다.
공정 4: 공정 3에서 적층한 셀룰로오스 에스테르 필름과 편광자와 뒷면측 셀룰로오스 에스테르 필름을 압력 20 내지 30 N/cm2, 반송 속도 약 2 m/분으로 접합하였다.
공정 5: 80 ℃의 건조기 중에 공정 4에서 제조한 편광자와 셀룰로오스 에스테르 필름과, 뒷면측 셀룰로오스 에스테르 필름을 접합시킨 시료를 2 분간 건조하여, 편광판을 제조하였다.
편광판 셀룰로오스 에스테르 필름 No. 편광자 편광판
막두께(um)		 비고
실시예 2 필름 실시예 1 필름
POL-1 CF-40-1 TF-40-1 PF-1 100 본 발명
POL-2 CF-40-2 TF-40-1 PF-1 100 본 발명
POL-3 CF-40-3 TF-40-1 PF-1 100 본 발명
POL-4 CF-40-4 TF-40-1 PF-1 100 본 발명
POL-5 CF-40-5 TF-40-1 PF-1 100 본 발명
POL-6 CF-30-1 TF-40-1 PF-1 90 본 발명
POL-7 CF-30-2 TF-40-1 PF-1 90 본 발명
POL-8 CF-30-3 TF-40-1 PF-1 90 본 발명
POL-9 CF-30-4 TF-40-1 PF-1 90 본 발명
POL-10 CF-30-5 TF-40-1 PF-1 90 본 발명
POL-11 CF-50-1 TF-40-1 PF-1 110 본 발명
POL-12 CF-50-2 TF-40-1 PF-1 110 본 발명
POL-13 CF-50-3 TF-40-1 PF-1 110 본 발명
POL-14 CF-50-4 TF-40-1 PF-1 110 본 발명
POL-15 CF-50-5 TF-40-1 PF-1 110 본 발명
POL-16 CF-40-1 TF-60-1 PF-1 120 본 발명
POL-17 CF-40-2 TF-60-1 PF-1 120 본 발명
POL-18 CF-40-3 TF-60-1 PF-1 120 본 발명
POL-19 CF-40-4 TF-60-1 PF-1 120 본 발명
POL-20 CF-40-5 TF-60-1 PF-1 120 본 발명
POL-21 CF-40-6 TF-40-1 PF-1 100 비교예
POL-22 CF-40-7 TF-60-1 PF-1 120 비교예
POL-23 CF-40-8 TF-40-1 PF-1 100 비교예
POL-24 CF-40-9 TF-60-1 PF-1 120 비교예
POL-25 CF-30-6 TF-40-1 PF-1 90 비교예
POL-26 CF-30-7 TF-60-1 PF-1 110 비교예
POL-27 CF-50-6 TF-40-1 PF-1 110 비교예
POL-28 CF-50-7 TF-60-1 PF-1 130 비교예
<VA LCD의 제조>
상기 제조된 편광판(POL-1)에 대해서 실시예 2에 따른 편광판 보호 필름 B 면에 점착제를 코팅한 후, 도 1에 나타낸 구조와 같이 실시예 2에 따른 편광판 보호 필름 B가 수직 배향 패널쪽으로 향하도록 상/하 편광판을 부착하여 수직 배향-LCD를 제조하였다. 제조예 1의 편광판 보호 필름 A(111, 123)와 제조예 2의 편광판 보호 필름 B(113,121)가 편광자(112, 122)와 합지되어 있고, 수직 배향 액정 패널(10) 상면과 하면에 각각 부착되어 있다. 이러한 패널 구조는 도 1에 모식도로서 도시하였다. 여기서, a는 편광판의 흡수축(absorption axis), b는 A-플레이트의 광축(slow axis)를 나타낸다.
수직 배향 액정 패널(10)은 3.5 ㎛ 셀갭, 프리틸트 각 89°를 갖는 VA셀에 음의 유전율 이방성 Δε= -4.92, 복굴절 Δn= 0.0971을 갖는 수직 배향 액정으로 채워져 있으며, 두께 방향의 위상차 값 Rth_VA(550 ㎚)은 307 ㎚ 이고, 면 방향의 위상차 값 Ro_VA (550 ㎚)은 3 ㎚ 이었다.
도 1의 도면부호 a는 편광판의 흡수축(absorption axis), b는 A-플레이트의 광축(slow axis)를 나타낸다.
이 상태에서 23℃, 55％RH 환경하에서 BM-7 휘도 측정기를 이용하여 Black인 상태와 White인 상태에서 휘도를 측정 하였다
상기 제조된 수직 배향-LCD에 대해서, 고온고습 챔버를 이용하여 신뢰성 환경 60℃, 90％RH의 조건에서 500 시간 방치한 후, 다시 고온고습 챔버에서 꺼내서 23℃, 55％RH의 환경하에서 동일 장비를 이용 Black와 White인 상태의 휘도를 측정 하여, 신뢰성 환경 처리 전후의 Contrast Ratio(명암비) 변화를 관찰 하였다.
하기 표 6의 결과에서와 같이, 본 발명의 셀룰로오스 에스테르 편광판 보호 필름의 구성이고, 특히 편광판 보호필름 B에 있어서 본 발명에서 제시한 가소제를 포함하는 셀룰로오스 에스테르 필름을 이용하여 수직 배향-LCD를 제작할 경우, LCD의 신뢰성 처리 전후 Contrast Ratio의 신뢰성이 우수함을 알 수 있다.
LCD 수직배향 LCD 구조 Contrast Ratio(명암비) 비고
상편광판 VA 패널 하편광판 신뢰성처리전 신뢰성처리후 ΔCR(%)
VL-1 POL-1 액정패널(10) POL-1 6395 5792 -9.4 본 발명
VL-2 POL-2 액정패널(10) POL-2 6684 5897 -11.8 본 발명
VL-3 POL-3 액정패널(10) POL-3 6515 5797 -11.0 본 발명
VL-4 POL-4 액정패널(10) POL-4 6635 5792 -12.7 본 발명
VL-5 POL-5 액정패널(10) POL-5 6062 5598 -7.6 본 발명
VL-6 POL-6 액정패널(10) POL-6 6479 5794 -10.6 본 발명
VL-7 POL-7 액정패널(10) POL-7 6164 5697 -7.6 본 발명
VL-8 POL-8 액정패널(10) POL-8 6076 5494 -9.6 본 발명
VL-9 POL-9 액정패널(10) POL-9 6082 5400 -11.2 본 발명
VL-10 POL-10 액정패널(10) POL-10 6118 5496 -10.2 본 발명
VL-11 POL-11 액정패널(10) POL-11 6089 5396 -11.4 본 발명
VL-12 POL-12 액정패널(10) POL-12 6583 5797 -11.9 본 발명
VL-13 POL-13 액정패널(10) POL-13 6704 5893 -12.1 본 발명
VL-14 POL-14 액정패널(10) POL-14 6328 5792 -8.5 본 발명
VL-15 POL-15 액정패널(10) POL-15 6357 5798 -8.8 본 발명
VL-16 POL-16 액정패널(10) POL-16 6204 5695 -8.2 본 발명
VL-17 POL-17 액정패널(10) POL-17 6718 5897 -12.2 본 발명
VL-18 POL-18 액정패널(10) POL-18 6022 5598 -7.0 본 발명
VL-19 POL-19 액정패널(10) POL-19 6453 5793 -10.2 본 발명
VL-20 POL-20 액정패널(10) POL-20 6403 5795 -9.5 본 발명
VL-21 POL-21 액정패널(10) POL-21 6355 4794 -24.6 비교예
VL-22 POL-22 액정패널(10) POL-22 6273 4798 -23.5 비교예
VL-23 POL-23 액정패널(10) POL-23 6282 4799 -23.6 비교예
VL-24 POL-24 액정패널(10) POL-24 6044 4795 -20.7 비교예
VL-25 POL-25 액정패널(10) POL-25 6378 4798 -24.8 비교예
VL-26 POL-26 액정패널(10) POL-26 6320 4794 -24.2 비교예
VL-27 POL-27 액정패널(10) POL-27 6634 4792 -27.8 비교예
VL-28 POL-28 액정패널(10) POL-28 6643 4798 -27.8 비교예
10 - 수직배향 액정패널 기판
11 - 하편광판
12 - 상편광판
111, 123 - 실시예 1의 편광판 보호 필름 A
112, 122 - 편광자
113, 121 - 실시예 2의 편광판 보호 필름 B
a - 편광자의 흡수축
b - 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름의 광축

Claims (8)

  1. 수직 배향 패널과 상, 하부의 편광판 사이에 아실기의 총 치환도가 2.10 내지 2.70 이고, 프로피오닐기/부티릴기의 치환도가 0.9 이하이며, 면방항 위상차 Ro가 30 nm 내지 70 nm 이하인 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름을 적어도 1 종 이상 포함하고, 면 방향 위상차 값의 총합(Rototal)이 하기 수학식 1 - 3의 조건을 만족하며, 고온고습 챔버를 이용하여 60 ℃, 90 %RH 신뢰성 환경에서 500 hr 동안 방치 후, 명암비(CR;Contrast Ratio)의 변동 범위가 하기 수학식 4 의 조건을 만족하며, 용액 캐스팅 법으로 제조된 상기 셀룰로오스 에스테르 위상차 필름이 하기의 화학식 1 과 화학식 2 로 표시되는 에스테르계 화합물과 하기 화학식 3 으로 표시되는 방향족을 포함하는 비대칭형 에스테르계 화합물과 하기 화학식 4 로 표현되는 당류 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치:
    [수학식 1]
    Rototal = R-C + RLC
    [수학식 2]
    40 nm < Rttotal < 190 nm
    상기 수학식 1 의 식에서, R-C는 하기 수학식 3을 만족하는 Negative C-플레이트의 면 방향의 총 위상차 값이며,
    [수학식 3]
    R-C = (편광판 내부 셀룰로오스 에스테르 필름의 면 방향 위상차 값) + (이축성 A-plate의 면 방향 위상차 값) + (Negative C-plate의 면 방향 위상차 값)
    상기 수학식 1에서, RLC는 수직 배향 패널의 액정의 면 방향 위상차 값이고,
    [수학식 4]
    ΔCR= {CR_신뢰성후-CR_신뢰성전}/ (CR_신뢰성전 x 100(%)) < ±20 %
    상기 수학식 4에서, CR은 White 휘도/Black 휘도로서, LCD가 Black 상태에서 휘도와 White인 상태에서 휘도의 명암비를 의미하며,
    [화학식 1]
    T+[D]n
    [화학식 2]
    T+[D]n+T
    [화학식 3]
    T+[D+P]n+D
    상기 화학식 1, 2, 3 에서, T는 벤젠 카르복실산 잔기, D는 탄소수 2 내지 12 의 알킬렌글리콜 잔기 또는 탄소수 6 내지 12 의 아릴글리콜 잔기 또는 탄소수가 4 내지 12 인 옥시알킬렌글리콜 잔기, P는 탄소수 4 내지 12 의 알킬렌디카르복실산 잔기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴디카르복실산 잔기를 나타내고, n은 1 이상의 정수를 나타내며,
    [화학식 4]
    Figure 112017058455548-pat00028

    상기 화학식 4에서, R은 치환기로서 총 8 개의 치환기 중 벤조산(Benzoic acid)로 7 개 내지 8 개로 치환되고, 치환되지 않은 R은 H기로 남아 있는 것을 의미한다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1 내지 3 화합물의 함량은 1:1:1 의 중량비율로 함유하고, 화학식 4 의 함량은 전체 가소제량 기준으로 25~40 중량% 인 것을 특징으로 하는 고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1 의 화합물은 하기 (1) - (5)의 화합물 중에 선택되는 것을 특징으로 하는 고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치.
    (1) Mw = 194.2
    Figure 112016006909511-pat00029

    (2) Mw = 222.3
    Figure 112016006909511-pat00030

    (3) Mw = 224.3
    Figure 112016006909511-pat00031

    (4) Mw = 252.4
    Figure 112016006909511-pat00032

    (5) Mw = 268.3
    Figure 112016006909511-pat00033
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2 의 화합물은 하기 (6) - (10)의 화합물 중에 선택되는 것을 특징으로 하는 고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치.
    (6) Mw = 312.3
    Figure 112016006909511-pat00034

    (7) Mw = 340.4
    Figure 112016006909511-pat00035

    (8) Mw = 342.4
    Figure 112016006909511-pat00036

    (9) Mw = 370.5
    Figure 112016006909511-pat00037

    (10) Mw = 386.5
    Figure 112016006909511-pat00038
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 3 의 화합물은 하기 (11) - (20)의 화합물 중에 선택되는 것을 특징으로 하는 고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치.
    (11) Mw = 400.4
    Figure 112016006909511-pat00039

    (12) Mw = 456.5
    Figure 112016006909511-pat00040

    (13) Mw = 460.5
    Figure 112016006909511-pat00041

    (14) Mw = 516.6
    Figure 112016006909511-pat00042

    (15) Mw = 548.6
    Figure 112016006909511-pat00043

    (16) Mw = 606.6
    Figure 112016006909511-pat00044

    (17) Mw = 690.8
    Figure 112016006909511-pat00045

    (18) Mw = 696.7
    Figure 112016006909511-pat00046

    (19) Mw = 780.9
    Figure 112016006909511-pat00047

    (20) Mw = 828.9
    Figure 112016006909511-pat00048
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 벤젠카르복실산 잔기는 톨루엔산 잔기인 것을 특징으로 하는 고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 알킬렌글리콜 잔기는 프로필렌글리콜(Propyleneglycol), 네오펜틸글리콜(Neopentylglycol), 디에틸렌글리콜(Diethyleneglycol), 디프로필렌글리콜(Dipropyleneglycol), 트리에틸린글리콜(Triethyleneglycol) 잔기 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 아릴디카르복실산 잔기는 프탈산 잔기인 것을 특징으로 하는 고온고습 신뢰성이 우수한 수직배향 액정 표시장치.

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KR100952563B1 (ko) 2002-01-09 2010-04-12 코니카 미놀타 홀딩스 가부시키가이샤 편광판 및 이를 사용한 액정 표시 장치
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